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5.3 Detaillierte Strömungsuntersuchung
3. Der Diffusor wird mit dem instationären Strömungsfeld aus dem Impeller beaufschlagt,
dem Jet-Wake-Gebiet (siehe Kap. 2.1). Sowohl Anströmwinkel, Anströmprofil
und Machzahl variieren. Numerische Rechnungen nach Grates (2009) zeigten
einen Unterschied im Ablöseverhalten für stationäre und instationäre Rechnungen.
So löste der Diffusor bei stationärer Simulation saugseitig, bei instationärer druckseitig
ab. Auch Ziegler (2003) erklärte die unterschiedlichen Ablösephänomene auf
Druck- und Saugseite mit Instationarität.
4. Bei der geometrischen Konstellation eines Pipe-Diffusors werden bei positiver Inzidenz
zwei gegenläufige Wirbel erzeugt (siehe Kap. 2.2). Diese Wirbel bewirken
einen Transport von Fluid höherer kinetischer Energie zur Saugseite hin, was eine
Entlastung dieser bedeutet. Demzufolge bedeutet das Wirbelsystem eines Pipe-
Diffusors eine Belastung der Diffusordruckseite.
Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass im vorliegenden Diffusor die Phänomene
der Inzidenz (2.) und des paarigen Wirbelsystems (4.) den Effekt der logarithmischen
Spirale überwiegen, so dass die Strömung in allen beobachteten Konfigurationen auf der
Druckseite ablöst. Zur Klärung der Phänomeneinflüsse aus der obigen Aufzählung in
der vorliegenden Diffusorgeometrie wird an dieser Stelle auf die laufenden numerischen
Arbeiten von Schwarz und Wilkosz hingewiesen. Beispielsweise könnten ausgehend von
den Arbeiten aus Grates (2009) und Kunte et al. (2013) CFD Untersuchungen des Diffusors
erfolgen. Die Variation des Inzidenzwinkels in einer separaten Diffusorsimulation
scheint sinnvoll. Auch Turbulenzmodellvariationen sind vielversprechend, die die Modellierung
der durch die ridges induzierten Wirbel bzw. deren Wirbelstärke verändern
und so deren Einfluss und Sensitivität klären.
5.3.3 Auswirkung der Parametervariationen auf die
Diffusorströmung
Abb. 5.9b zeigt PIV-Messungen im Diffusorkanal bei einem erhöhten Impellerschaufelspalt
von 0.65 mm, während bei der Messung in Abb. 5.9c die Zapfluft deaktiviert ist.
Es wird jeweils die Diffusormittelebene bei 50 % Schaufelhöhe dargestellt. Bei beiden
Parametern konnten im Vergleich zur nominalen Konfiguration in Abb. 5.9a folgende
zwei Phänomene festgestellt werden:
1. Die Hauptströmung wird Richtung Saugseite verschoben (3).
2. Die Ablösung vergrößert sich. Der Ablösepunkt wandert weiter nach vorne.
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